Đang tải... (xem toàn văn)
Về an ninh năng lượng, theo dự báo của các nhà khoa học, trong vòng 50 năm tới, nhu cầu năng lượng cho loài người sẽ tăng gấp đôi. Trong khi đó, các nguồn nhiên liệu hóa thạch chủ yếu thì ngày càng cạn kiệt. Thêm vào đó, việc sự dụng nhiên liệu hóa thạch làm trái đất nóng lên bởi hiệu ứng nhà kính và do chính nhiệt lượng của các nhà máy điện thải ra (ô nhiễm nhiệt). Ngay cả sự phát triển của điện hạt nhân cũng chỉ giải quyết được vấn đề khí nhà kính chứ không tránh được gây ô nhiễm nhiệt. Trong khi trái đất luôn nhận được nguồn năng lượng từ mặt trời khoảng 3.10 Jnăm, nhiều hơn khoảng 10 000 lần nhu cầu năng lượng của con người hiện nay. Theo ước tính của các nhà khoa học, chỉ cần sử dụng 0,1% diện tích bề mặt trái đất với các pin mặt trời hiệu suất chuyển đổi 10% đã có thể đáp ứng đủ nhu cầu năng lượng của loài người. Đây là nguồn năng lượng siêu sạch, không gây ô nhiễm và làm mất cân bằng sinh thái nên được coi là một giải pháp cho sự phát triển bền vững và lâu dài của con người. Những phát minh gần đây về pin mặt trời quang điện hóa trên cơ sở nano TiO2 đã mở ra cơ hội cho việc ứng dụng dân dụng 5. Hơn nữa, nano TiO2 đã nhận được sự quan tâm ngày càng nhiều với vai trò là một cực dương của pin Li – ion trong những năm gần đây. Pin Li – ion là loại pin cung cấp năng lượng cho hầu hết mọi dòng điện thoại thông minh smartphone đang có mặt trên thị trường hiện nay với thành phần chính là chất điện phân đóng vai trò môi trường cho ion Li dịch chuyển qua lại giữa hai điện cực. Trên thực tế còn xảy ra hiện tượng chai pin, mà nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này nằm ở loại vật liệu chế tạo nên hai điện cực chưa hoàn hảo. Chính vì vậy công nghệ nano và vật liệu nano mà cụ thể là nano TiO2 được đưa vào nghiên cứu để chế tạo điện cực. Khi ta giảm kích thước của vật liệu điện cực từ cỡ micron đến kích cỡ nano có thể có một ảnh hưởng sâu sắc đến tính chất của chúng, và do đó hiệu suất của các thiết bị điện hóa tăng cao. Nó cung cấp khả năng lưu trữ năng lượng cao hơn nhiều so với vật liệu thông thường. Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy một loại vật liệu nào lại có nhiều ứng dụng quý giá, thậm chí không thể thay thế như vật liệu nano TiO2. Trên cơ sở những luận điểm trình bày ở trên cho thấy cần có sự quan tâm thích đáng đối với vật liệu nano TiO2, đặc biệt là tìm hiểu rõ tính chất và các ứng dụng vào thực tiễn của nó. Vì vậy, tôi đã quyết định thực hiện khóa luận: “Nghiên cứu tính chất điện hóa của vật liệu thanh nano TiO2 và ứng dụng”. Đề tài tập trung nghiên cứu một cách hệ thống tính chất và các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất điện hóa của vật liệu nano TiO2 và nghiên cứu ứng dụng tính chất điện hóa của vật liệu nano TiO2 trong thực tiễn.
1 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ST T Kí hiệu Ý nghĩa SEM TEM FTIR Scanning Electron Microscope: Kính hiển vi điện tử quét Transmission Electron Microscope: Kính hiển vi điện tử truyền qua Fourrier Transformation InfraRed: Quang phổ chuyển đổi hồng ngoại DANH MỤC BẢNG BIỂU STT Nội dung Bảng 1.1: Các đặc tính cấu trúc dạng thù hình TiO2 Bảng 1.2 Các đặc tính anatase rutile Bảng 2.1 Mật độ lượng lượng cụ thể pin sạc thương mại Bảng 2.2: Dung lượng riêng vật liệu làm điện cực dương pin Li-ion Bảng 2.3: Hiệu xử lí bề mặt sở điện hóa học ống nano Trang 12 20 33 37 42 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ STT 10 11 12 13 14 15 16 17 Nội dung Hình 1.1 Số cơng trình khoa học phát minh sáng chế tăng theo cấp số mũ theo thời gian Hình 1.2 Số cơng ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano tuân theo quy luật cấp số mũ Hình 1.3 a) Hạt nano TiO2, b) Thanh nano TiO2 Hình 1.4 Một số hình dạng cấu trúc nano dạng Hình 1.5 (a) Ảnh SEM nano , (b) Ảnh TEM dây nano , (c) Ống nano, (d) hạt nano Hình 1.6 a Cấu trúc tinh thể dạng thù hình TiO2 Hình 1.6 b Các dạng thù hình khác TiO2: (A) rutile, (B) anatase, (C) brookite Hình 1.7 Khối bát diện TiO2 Hình 1.8 Tính chất quang xúc tác Hình 1.9 Phổ quang dẫn màng anatase rutile Hình 1.10 Phương pháp sputtering tạo màng mỏng Hình 1.11 Phương pháp lắng đọng xung laser Hình 1.12 Cơ chế quang xúc tác TiO2 tách nước cho sản xuất hydro Hình 1.13: Con chip tạo từ nano siêu nhỏ, thay cho chất liệu silicon truyền thống Hình 1.14: Robot nano làm người vận chuyển thuốc thể Hình 2.1 Một số hình ảnh pin Li-ion Hình 2.2 Cấu tạo viên pin Li-ion Hình 2.3 Sơ đồ hoạt động pin Li - ion Trang 8 12 13 17 19 22 23 26 28 28 32 33 35 18 19 20 21 22 Hình 2.4 So sánh khả đảo ngược số vật liệu anot cho pin Li - ion Hình 2.5 Đường cong tải chu kỳ hạt nano ống nano tốc độ 10mA/g Hình 2.6 (a) (b) phổ FTIR thu điện cực nano trạng thái xả sau nạp (c) FTIR ống nano khác có khơng có xử lý bề mặt Hình 2.7 Sự biến đổi điện áp việc xả sau tính phí nano chu kỳ thứ (a) ô công suất khác biệt tương ứng (b) Tốc độ 50 Hình 2.8 (a) Sơ đồ ảnh hưởng kích thước hạt đến khả chèn Li anatase [25], (b) Cấu hình điện áp hạt nano anatase với đường kính (A6), 15 (A15) 30 (A30) nm [19], (c) Các đường biểu diễn công suất ban đầu hạt nano rutile có đường kính 15 (R15), 30 (R30 300 (R300) 38 39 41 43 46 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài khóa luận Sự tìm kiếm phát triển vật liệu vấn đề quan tâm nhằm đáp ứng nhu cầu sống Trong thời đại, nhà khoa học không ngừng nghiên cứu, chế tạo vật liệu có tính chất cơ, lí, hóa mong muốn Đặc biệt công nghệ nano hướng công nghệ mũi nhọn giới Công nghệ nano ngành cơng nghệ điều khiển hình dáng, kích thước quy mô nanomet (1nm = 10 m) thiết kế, phân tích, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị, hệ thống Mà đối tượng công nghệ nano vật liệu nano Chính vật liệu nano (Nano Materials) lĩnh vực nghiên cứu quan tâm thời gian gần Với kích thước nhỏ bé, vật liệu nano xuất nhiều tính chất đặc biệt tính chất quang điện, quang xúc tác, tính siêu thấm nước, hoạt tính xúc tác cao…[2] TiO2 oxit kim loại bán dẫn thơng dụng có tính chất lí hóa đặc biệt có độ bền cao, thân thiện với mơi trường Bởi mà nano Ti loại vật liệu bền, khơng độc giá thành thấp, thu hút nhà khoa học ứng dụng tuyệt vời mà mang đến lĩnh vực quang xúc tác, pin mặt trời, vi điện tử, điện hóa học, y học,… đặc biệt ứng dụng môi trường đảm bảo an ninh lượng Sự quan tâm thích đáng đến việc phát triển loại vật liệu sản phẩm ứng dụng có giá trị kinh tế - xã hội cao vấn đề cần thiết đặt cho nhà quản lý, nhà khoa học nước ta Sự phát triển mạnh thiếu kiểm soát nhiều ngành kinh tế tạo ô nhiễm môi trường nghiêm trọng: Khí thải gây hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên, mực nước biển dâng cao, bão lũ ngày mạnh với sức tàn phá khủng khiếp đe dọa trực tiếp đến sống cư dân ven biển phát triển kinh tế quy mơ tồn cầu Nhiều ngành cơng nghiệp hàng tiêu dùng, sản xuất chế biến thực phẩm,… thải vào khơng khí, nguồn nước chất độc hủy hoại môi sinh gây bệnh hiểm nghèo cho người Việc sử dụng tràn lan chất bảo vệ thực vật sản xuất nông nghiệp làm cho mức độ ô nhiễm nguồn nước ngày nghiêm trọng, gây bệnh cho người ảnh hưởng không nhỏ đến ngành nghề khác Mối quan hệ trái ngược phát triển kinh tế nhiễm mơi trường sống giải dựa phát triển cơng nghệ nano với loại vật liệu điển hình nano TiO2 Về an ninh lượng, theo dự báo nhà khoa học, vòng 50 năm tới, nhu cầu lượng cho loài người tăng gấp đơi Trong đó, nguồn nhiên liệu hóa thạch chủ yếu ngày cạn kiệt Thêm vào đó, việc dụng nhiên liệu hóa thạch làm trái đất nóng lên hiệu ứng nhà kính nhiệt lượng nhà máy điện thải (ô nhiễm nhiệt) Ngay phát triển điện hạt nhân giải vấn đề khí nhà kính khơng tránh gây nhiễm nhiệt Trong trái đất nhận nguồn lượng từ mặt trời khoảng 3.10 J/năm, nhiều khoảng 10 000 lần nhu cầu lượng người Theo ước tính nhà khoa học, cần sử dụng 0,1% diện tích bề mặt trái đất với pin mặt trời hiệu suất chuyển đổi 10% đáp ứng đủ nhu cầu lượng lồi người Đây nguồn lượng siêu sạch, khơng gây ô nhiễm làm cân sinh thái nên coi giải pháp cho phát triển bền vững lâu dài người Những phát minh gần pin mặt trời quang điện hóa sở nano TiO mở hội cho việc ứng dụng dân dụng [5] Hơn nữa, nano TiO2 nhận quan tâm ngày nhiều với vai trò cực dương pin Li – ion năm gần Pin Li – ion loại pin cung cấp lượng cho hầu hết dòng điện thoại thơng minh smartphone có mặt thị trường với thành phần chất điện phân đóng vai trò mơi trường cho ion Li dịch chuyển qua lại hai điện cực Trên thực tế xảy tượng chai pin, mà nguyên nhân chủ yếu tượng nằm loại vật liệu chế tạo nên hai điện cực chưa hồn hảo Chính công nghệ nano vật liệu nano mà cụ thể nano TiO đưa vào nghiên cứu để chế tạo điện cực Khi ta giảm kích thước vật liệu điện cực từ cỡ micron đến kích cỡ nano có ảnh hưởng sâu sắc đến tính chất chúng, hiệu suất thiết bị điện hóa tăng cao Nó cung cấp khả lưu trữ lượng cao nhiều so với vật liệu thông thường Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy loại vật liệu lại có nhiều ứng dụng q giá, chí khơng thể thay vật liệu nano TiO2 Trên sở luận điểm trình bày cho thấy cần có quan tâm thích đáng vật liệu nano TiO2, đặc biệt tìm hiểu rõ tính chất ứng dụng vào thực tiễn Vì vậy, tơi định thực khóa luận: “Nghiên cứu tính chất điện hóa vật liệu nano TiO2 ứng dụng” Đề tài tập trung nghiên cứu cách hệ thống tính chất yếu tố ảnh hưởng đến tính chất điện hóa vật liệu nano TiO nghiên cứu ứng dụng tính chất điện hóa vật liệu nano TiO2 thực tiễn Mục tiêu khóa luận - Tìm hiểu, tổng hợp lí thuyết cách tổng quát vật liệu nano TiO2 - Nghiên cứu tính chất điện hóa vật liệu nano TiO2 vai trò cực dương pin Li - ion Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Khóa luận trình bày cách tổng quan lí thuyết nano TiO2, nghiên cứu cách có hệ thống tính chất điện hóa vật liệu nano TiO2 ứng dụng Trở thành tài liệu tham khảo giúp người đọc hiểu rõ loại vật liệu quan trọng - Thơng qua khóa luận này, đóng góp cho phát triển cách thiết thực công nghệ nano Việt Nam hội nhập với quốc tế lĩnh vực công nghệ mũi nhọn 10 Chương I: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT 1.1 Cơng nghệ nano vật liệu nano 1.1.1 Một vài nét công nghệ nano vật liệu nano Vật liệu nano (Nano materials) lĩnh vực nghiên cứu đỉnh cao sôi động thời gian gần Điều thể số cơng trình khoa học, số phát minh sáng chế, số cơng ty có liên quan đến khoa học, cơng nghệ nano gia tăng theo cấp số mũ Con số ước tính số tiền đầu tư vào lĩnh vực lên đến 8,6 tỷ đô la vào năm 2014 [1] Hình 1.1 Số cơng trình khoa học phát minh sáng chế tăng theo cấp số mũ theo thời gian [11] Hình 1.2 Số cơng ty có liên quan đến khoa học, công nghệ nano tuân theo quy luật cấp số mũ [1] Khi ta nói đến nano nói đến phần tỉ đó, ví dụ: nano giây khoảng thời gian phẩn tỉ giây Còn nano mà dùng có nghĩa nano mét, phần tỉ mét Để hiểu rõ khái niệm vật liệu nano, cần biết đến hai khái niệm có liên quan khoa học nano (Nanoscience) cơng nghệ nano (Nanotechnology) Theo viện hàn lâm hồng gia anh quốc thì: Khoa học nano ngành khoa học nghiên cứu tượng can thiệp vào vật liệu quy mô nguyên tử, phân tử đại phân tử Tại quy mơ đó, tính chất vật liệu khác hẳn với tính chất chúng quy mô lớn Công nghệ nano việc thiết kế, phân tích đặc trưng, chế tạo ứng dụng cấu trúc, thiết bị, hệ thống việc điều khiển hình dáng kích thước quy mô nano mét 45 Các liệu FTIR thu từ ống nano vào lần phóng cho thấy đỉnh núi phát triển tăng lên liên quan tới có nguồn gốc từ phân hủy dung môi, từ phân li Nó cung cấp chứng mạnh mẽ việc giảm điện môi ống nano - 1,5 V, chí V Sau nạp đến V, cường độ đỉnh núi giảm chúng khơng biến hồn tồn (hình 2.6 b) Hình 2.6 (a) (b) phổ FTIR thu điện cực nano trạng thái xả sau nạp (c) FTIR nano khác có khơng có xử lý bề mặt [28] Để giảm thiểu tổn thất hồi phục giai đoạn đầu tiên, phương pháp xử lí hóa học bề mặt nano nghiên cứu: xử lí butyllithium, xử lí , trước chuẩn bị điện cực kết hợp bột nano Li công thức điện cực 46 Sử dụng n-butyllithium bột nano Li, hiệu suất Coulombic cao 97% 94% thu cho nano chu kỳ Tuy nhiên, khả đảo ngược giảm xuống 212 205 mAh/g, trao đổi hóa học Li làm giảm dung tích lại để chèn lithium điện hóa xả Vì vậy, có thỏa hiệp khả khơng thể đảo ngược chu kỳ thấp khả đảo ngược cao nano Sử dụng phương pháp xử lí lithium ethoxide, cơng suất xả 237 mAh/g với hiệu suất Coulombic đạt 93% Bảng 2.3 Hiệu xử lí bề mặt sở điện hóa học nano [28] Hiệu suất Coulombic Cơng suất trì chu kỳ 20 (%) (%) 330/246 74 71 212/206 97 90 Nano + 100 mol% 237/220 93 90 Nano + 20 mol% nano Li 205/193 94 86 Cấu trúc Nano Nano BuLi + 10 mol% Công suất xả/ xả Do bề mặt bao phủ bới nhóm hấp thụ nhóm Ti - OH, phản ứng hydroxyl với lithium ethoxide dẫn đến phản ứng sau: Ti - O - H + + Có nguồn gốc từ giảm nồng độ nhóm O - H sau xử lí bề mặt (hình 2.6 c) Điều giúp giảm thiểu q trình thủy phân , kết tủa LiF phốt phát hữu Tóm lại, phương pháp xử lí bề mặt làm giảm đáng kể vấn đề vật liệu điện cực nano (đặc biệt với nano ) - công suất đảo ngược chu kì 47 *Sự ảnh hưởng kích thước khả xen vào Một lớp bề mặt hình thành, đường cong tải tương ứng gần dành cho xen kẽ Liti Kết việc so sánh hiệu suất điện hóa cấu trúc nano khác tiến hành chu kỳ thứ hai tốc độ 50mA/g [28] Các đường cong tải chu kỳ thứ hai ô công suất khác tương ứng cho tất vật liệu trình bày hình 2.7 Hình 2.7 Sự biến đổi điện áp việc xả nano chu kỳ thứ (a) ô công suất khác biệt tương ứng (b) Tốc độ 50 [28] 48 (bulk: khối, nanowire: dây nano, nanotube: nano, nanoparticle: hạt nano) Tập trung vào ảnh hưởng kích thước lên khả xen kẽ, kích thước hạt nano (2,5 ~ 4,3 nm) độ dày thành nano (2,5 nm), dây nano ( 35 nm ~ µm) gần với kích thước phận rời (200 nm ~ µm) Khi giảm kích thước vật liệu nano tích hợp nhiều Li lưu trữ nhiều điện tích (~ 20 - 30%) so với hình thái học số lượng lớn (hình 2.7a) Vì ta sử dụng nano với kích thước đường kính khoảng ~ nm cho dung lượng lưu trữ Li cao giúp khả lưu trữ lượng lớn diện tích nhỏ cho phép, cơng suất thiết bị điện hóa tăng lên Một số tính chất điện hóa cho dạng thù hình tương tự Tất cho thấy cặp ổn định đường cong tải khoảng 1,45 1,65 V Điều thấy rõ ô cơng suất khác (hình 2.7b), nơi đỉnh tương ứng với ổn định đường cong tải Các cặp ổn định cho thấy có mặt hai q trình pha xen vào Trong trường hợp vật liệu nano thu thập liệu nhiễu xạ có chất lượng phù hợp để áp dụng phương pháp xác định cấu trúc (Rietveld refinement: Sự nhiễu xạ notron tia X mẫu kết mơ hình đặc trưng phản xạ (đỉnh điểm cường độ) vị trí định) sử dụng trước để phân định trình pha để xen vào A1 A2 cấu trúc tinh thể Sự xen kẽ vào tập hợp vị trí xảy nano đỉnh nhiễu xạ q rộng nên khơng thể phân tích phương pháp Rietveld, cho thấy khó khăn để xác định xác vị trí Li thu nhiễu xạ notron Các đỉnh ô công suất khác biệt mở rộng giảm xuống kích thước nano giảm, cho thấy chuyển đổi từ phản ứng pha, với tiềm hóa học liên tục, hướng tới hệ thống có hóa chất Li tiềm mà thay đổi với nội dung Li tổng thể Điều 49 tương quan với quan sát trước hợp chất xen kẽ (Chèn phần tử (hoặc ion) vào vật liệu với cấu trúc lớp (Ví dụ graphite) thể trình xen kẽ hai pha hạt lớn (số lượng lớn) đường cong tải ngày nghiêng việc giảm kích thước vật liệu nano Cơng suất bổ sung xuất chủ yếu 1,4 V nhìn thấy khác biệt khu vực theo cơng suất hình 2.7b Việc gia tăng lưu trữ Li tượng phổ biến kích thước giảm Nó xuất với tốc độ thấp tượng động học, cơng suất tăng lên giảm kích thước vật liệu tinh thể tới kích thước nano Khi làm vậy, tỉ lệ lớn vật liệu vùng bề mặt gần nơi chịu lực khác với số lượng lớn, dẫn đến biến dạng cấu trúc Thanh nano phê duyệt vật liệu anot hiệu pin Li -ion Kích thước vật liệu nano đại diện cho yếu tố quan trọng, xác định khả đảo ngược hiệu suất tốc độ Khi kích thước giảm xuống phạm vi nanomet, diện tích bề mặt tăng đường khuếch tán ion Li cải thiện Wagemaker cộng [25] báo cáo nghiên cứu so sánh nano với kích thước hạt tinh thể khác (7 - 40 nm) để khám phá tác động kích thước phản ứng chèn Họ tìm thấy gia tăng đáng kể khả Li khả hòa tan ion Li với kích thước giảm nano Hơn nữa, kích thước vật liệu nano nhỏ cải thiện khả tốc độ điện cực 50 Hình 2.8 (a) Sơ đồ ảnh hưởng kích thước vật liệu nano đến khả chèn Li [25], (b) Cấu hình điện áp nano với đường kính (A6), 15 (A15) 30 (A30) nm [19], (c) Các đường biểu diễn cơng suất ban đầu nano có đường kính 15 (R15), 30 (R30 300 (R300) [20] Các nano anatase tốt với kích thước trung bình nm diện tích bề mặt cụ thể 258 cho thấy khả đặc biệt cao so với vật liệu nano có đường kính 15 30 nm với diện tích bề mặt cụ thể 83 57 (Hình 2.8 b) [19] Bên cạnh đó, khả tốc độ tăng lên cách giảm kích thước vật liệu Hiệu suất phụ thuộc kích thước nano rutile nghiên cứu Jiang cộng Dung lượng ban đầu cao khoảng 378 mAh biểu diễn cho rutile với kích thước 15 nm (Hình 2.8 c) mức 0,05 A/g Cơng suất 207 mAh giữ lại sau 20 chu trình xả [20] Các nghiên cứu mơ hình lí thuyết thực Sushko cộng [23] để điều tra mối quan hệ kích thước độ dẫn ion Những nghiên cứu chứng minh độ dẫn ion cải thiện đáng kể kích thước nano 20 nm, vận chuyển điện tích ion Li tích tụ electron cao ranh giới nano Ngược lại, nano lớn 51 20 nm, phân tách điện tích chiếm ưu thế, độ dẫn ion thấp thu Như vậy, nano đóng vai trò cực dương pin Li-ion kích thước lợi việc phát huy tối đa ưu điểm tính chất điện hóa, giúp cải thiện hiệu suất điện hóa thiết bị Mặc dù nano có nhiều tiềm năng, nhiên nhược điểm độ dẫn điện độ khuếch tán nội thấp ion Li Vì cần phải có nghiên cứu để cải thiện nhược điểm Wen - Chilo cộng [24] tìm lớp - cacbon (CNT) phát triển titan mỏng thông qua kĩ thuật oxy hóa vi - hồ quang (MAO) cách kết hợp CNT vào chất điện phân Sau tiến hành nghiên cứu đặc tính vật liệu đo lường điện hóa hỗn hợp Ti/ - CNT Kết cho thấy lớp - CNT tìm thấy tồn nano CNT phân tán đồng Bằng cách sử dụng hỗn hợp Ti/ - CNT làm cực dương, giúp tăng khả xả lên 201 mAh/g sau chu kì 20 tốc độ xả 0,2 C; lớn so với giá trị 69 mAh/g mà không thêm CNT Điều cho thấy CNT góp phần làm tăng tính chất điện hóa với vai trò cực dương pin Li - ion Nó làm gia tăng đáng kể diện tích bề mặt hình thành mảnh nano cải thiện tính chất vận chuyển ion Li, tốc độ khuếch tán ion cao hơn, làm thay đổi khối lượng trình sạc/xả lặp lại 52 2.3 Tiểu kết chương II Việc giảm kích thước vật liệu điện cực điện cực pin Li-ion từ micromet đến kích cỡ nano có ảnh hưởng sâu sắc đến tính chất chúng ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị điện hóa Thanh nano nhận quan tâm ngày tăng đóng vai trò cực dương pin Li-ion năm gần Thanh nano với kích thước nano mét thể dung lượng lưu trữ Li cao hơn, tỷ lệ, biến dạng cấu trúc vốn có quy mơ nano Ở chương II thực tổng hợp nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hình dạng nano lên tính chất điện hóa sở nghiên cứu điện cực làm từ vật liệu nano pin Li-ion, cho thấy hình dạng kích thước nano thích hợp cho điện cực dương pin Li ion, phát huy tối đa ưu điểm mình, tăng khả hoạt động điện hóa tính ổn định điện cực, đảm bảo tính bền điện hóa, có độ dẫn tốt, giúp q trình điện hóa pin Li - ion hoạt động tốt nhiều, điều có nghĩa hiệu suất pin tăng cao 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu trình bày đây, kết khóa luận tổng kết sau: - Khóa luận tổng hợp cách có hệ thống tính chất, phương pháp tổng hợp số ứng dụng vật liệu nano - Dựa tổng quan lí thuyết nano , tơi thực tổng hợp nghiên cứu tìm hiểu tính chất điện hóa nano vai trò điện cực pin Li-ion Kiến nghị - Trong lĩnh vực công nghệ nano, thật khó tìm thấy loại vật liệu lại có nhiều ứng dụng q giá, chí khơng thể thay vật liệu nano TiO2 Do cần phải cần có quan tâm thích đáng vật liệu nano TiO2, đặc biệt tìm hiểu rõ tính chất ứng dụng vào thực tiễn - Khóa luận đưa hệ thống lí thuyết nano TiO2 tìm hiểu tính chất điện hóa cách tổng quát dựa sở lí thuyết Vì vậy, tơi mong muốn có điều kiện để thực nghiên cứu thực nghiệm tính chất điện hóa nano TiO2 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Thị Hồng Diễm, (2009), “Chế tạo hạt nano khảo sát số tính chất đặc trưng”, Luận văn tốt nghiệp, Trường Đại học khoa học tự nhiên Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh [2] Đồng Huy Giới, Đàm Thị Phương, Chu Hoàng Hà, Hoàng Hà, Lê Văn Sơn, (2013), Bài báo “Nghiên cứu điều chế dung dịch nano TiO bước đầu thử nghiệm trừ Tobacco mosaic virus (TMV)”, Khoa công nghệ sinh học – Trường đại học nông nghiệp Hà Nội, Viện Công nghệ sinh học – Viện hàn lâm khoa học cơng nghệ Việt Nam, Tạp chí khoa học phát triển [3] Nguyễn Thị Huệ, Trần Thị Đức, Mã Thị Anh Thư, Đinh Thị Thúy Hằng, “Chế tạo ứng dụng nano TiO2 để xử lý chất độc hại mơi trường khơng khí Việt Nam”, Viện Cơng nghệ Mơi trường; Viện vật lí Ứng dụng Thiết bị khoa học; Trường Cao đẳng Sư phạm Cao Bằng; Trường đại học Hàng hải Hải Phòng [4] Huỳnh Duy Nhân, Trương Văn Chương, Lê Quang Tiến Dũng, (2012), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu TiO nano phương pháp siêu âm – thủy nhiệt”, Trường Đại học Thủ Dầu 1, Trường Đại học khoa học – Đại học Huế [5] Hồng Minh Nam, (2015), “Nghiên cứu cơng nghệ sản xuất bột TiO để ứng dụng làm chất xúc tác quang hóa”, Trường Đại học Bách khoa – ĐHQG - HCM [6] Nguyễn Minh Nguyệt, (2008), “Tìm hiểu tổng quan pin Lithium ion”, Khóa luận tốt nghiệp đại học - Trường Đại học sư phạm Hà Nội [7] TS Mai Tun (Viện hóa học cơng nghiệp), Bài báo “Các ứng dụng quan trọng TiO nano triển vọng thị trường” 55 [8] Nguyễn Văn Tuyên, (2012), “Nghiên cứu chế tạo vật liệu nano ZnO TiO dùng cho pin mặt trời sử dụng chất nhạy màu”, Luận văn Thạc sỹ Vật lý chất rắn [9] Nguyễn Ngọc Tuân, Phạm Như Phương, Phan Thanh Sơn, Nguyễn Đình Lâm, “Tổng hợp nano TiO2 dạng ống phương pháp thủy nhiệt”, Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà nẵng [10] Lê Thị Ngọc Tứ, Trần Bá Toàn, Vũ Thị Hạnh Thu, Bài báo “Thiết kế hệ thống thủy nhiệt chế tạo cấu trúc ống nano TiO 2”, Tạp chí khoa học ĐHSP TP Hồ Chí Minh [11] Ngơ Huỳnh Bửu Trọng, Võ Văn Hoàng, “Các đặc điểm cấu trúc hạt nano TiO2 pha lỏng vơ định hình”, Bộ mơn vật lí ứng dụng, Khoa khoa học ứng dụng, Trường đại học bách khoa TP Hồ Chí Minh [12] Phan Định Tuấn, Hồng Minh Nam, Ngơ Mạnh Thắng, (2013), “Nghiên cứu ứng dụng TiO2 nano làm chất xúc tác quang xử lý hợp chất dễ bay hơi”, Tạp chí Khoa học Công nghệ [13] Phạm Văn Việt, Nguyễn Văn Hiền, (2013), “Chế tạo vật liệu TiO cấu trúc chiều phương pháp thủy nhiệt”, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 56 57 Tiếng Anh [14] AbdElmoulaM (2011), “Optical, electrical and catalytic properties of titnania nanotubes”, Northeastern University [15] A.I Kontos, I.M Arabatzis, D.S Tsoukleris, A.G Kontos, M.C Bernar), “ Photocatalytic activity of pulsed laser deposited TiO2 thin films”, Materials Science d, D.E Petrakis, P Falaras (2005), “Efficient photocatalysts by hydrothermal treatment of TiO2”, Catalysis today 101 [16] Farghali A.A., Zaki A.H., Khedr M.H., (2014), “Hydrothermally synthesized TiO2 nanotubes and nanosheets for photocatalytic degradation of color yellow sunset”, International Journal of Advanced Research [17] H Hoang, T P Mai, M N Hoang, D T Phan, F Couenne, Y Le Grrec, 2011, “Stabilization of non insothermal chemical reactors using two thermodynamic Lyapurvov functions”, J Science and Technology, Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) [18] H Lina, Abdul K Rumaizb, Meghan Schulzc, DeminWanga, Reza Rockd, C.P Huanga, and S Ismat Shah, (2008and Engineering B 151 p 133 [19] Jiang, C.Wei, M.Qi, Z.Kudo, T.Honma, I.Zhou, H.Particle, (2007), “Size dependence of the lithium storage capability and high rate performance of nanocrystalline anatase TiO electrode”, J Power Sources, 166, 239–243 [20] Jiang, C.Honma, I.Kudo, T.Zhou, (2007), “Nanocrystalline rutile TiO2 electrode for high-capacity and high-rate lithium storage”, Electrochem Solid State Lett, A127–A129 [21] Mao X C a S S, (2007), “Titanium Dioxide nanomaterials: Synthesis, Properties”, Modifications, and Applications Chem [22] Mahmoud Madian, Alexander Egchmuller, Lars Giebeler, (2018), “Current advances in - Based nanostructure electrodes for high performance Lithium ion batteries”, Jourmals A-Z [23] Sushko, M.L.Rosso, K.M.Liu, J.Size, (2010), “effects on Li+/electron conductivity in TiO nanoparticles”, J Phys Chem Lett 58 [24] Wen - Chi Lo, Shih - Hsuan, Hou - Jen Chu, Ju - Liang He, (2018), “TiO2 - CNTs grown on titanium as an anode layer for lithium-ion batteries”, Surface & Coatings Technology [25] Wagemaker, Borghols, Mulder, (2007), “F.M Large impact of particle size on insertion reactions A case for anatase Li xTiO2.”, J Am Chem Soc, 129, 4323–4327 [26] Yi - Lun Wung, Liann - Be Chang, and Lee Chow, “Research article Dye – Sensitized solar cells with anatase TiO nanorods prepared by Hydrothermal”, Department of Electronic engineerling and green technology research center, Chang – Gung University [27] Zheng Z, (2009), “Synthesis and modifications of Metal oxide nanostructures and Their applications queensland University Technology”, school of Physical and Chemical science [28] Zheng Liu, Yuri G Andreev, A Robert Armstrong, Sergio Brutti, Yu Ren, Peter G Bruce, (2013), “Nanostructured TiO2 (B): The effect of size and shape on anode properties for Li-ion batteries”, Chinese Materials Research Society 59 XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ... tính chất điện hóa vật liệu nano TiO nghiên cứu ứng dụng tính chất điện hóa vật liệu nano TiO2 thực tiễn Mục tiêu khóa luận - Tìm hiểu, tổng hợp lí thuyết cách tổng quát vật liệu nano TiO2 - Nghiên. .. chất ứng dụng vào thực tiễn Vì vậy, tơi định thực khóa luận: Nghiên cứu tính chất điện hóa vật liệu nano TiO2 ứng dụng Đề tài tập trung nghiên cứu cách hệ thống tính chất yếu tố ảnh hưởng đến tính. .. nano có tính chất đặc biệt Vật liệu nano nằm tính chất lượng tử nguyên tử tính chất khối vật liệu Đối với vật liệu khối, độ dài tới hạn tính chất nhỏ so với độ lớn vật liệu, vật liệu nano điều